KR20120087862A

KR20120087862A - 방사선치료계획 평가장치 및 평가방법

Info

Publication number: KR20120087862A
Application number: KR1020120020206A
Authority: KR
Inventors: 박진우
Original assignee: 주식회사 인피니트헬스케어
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-08-07
Also published as: KR101272566B1

Abstract

본 발명은 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 환자의 제1 관심영역에 대하여 제1 방사선치료계획 데이터를 수신하는 단계와, 사용자로부터 상기 환자의 제2 관심영역을 입력 받는 단계와, 상기 제1 방사선치료계획 데이터와 상기 환자의 의료영상을 이용하여 상기 제2 관심영역에 대한 방사선량 정보를 계산하는 단계를 포함하는 방사선치료계획 데이터의 평가방법이 개시된다.
본 발명의 평가방법은 상기 제2 관심영역에 대한 방사선량 정보를 이용하여 상기 제1 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

방사선치료계획 평가장치 및 평가방법 {APPARATUS FOR EVALUATING RADIATION THERAPY PLAN AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 방사선치료계획(Radiation Therapy Plan)의 평가장치 및 평가방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사선치료 장치에 의하여 생성된 치료계획의 안전성을 평가하고, 치료계획을 보완하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 지식경제 기술혁신사업(산업원천기술개발사업)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 10038419, 과제명: 지능형 영상진단 및 치료지원 시스템].

일반적으로 암 치료를 위한 방사선 치료법은 암 조직에 최적의 방사선 선량을 조사하는 동시에 암 조직 주위의 정상 조직에는 최소의 방사선 선량을 조사하여 정상 조직의 손상 없이 암 치료 효과를 증대시키는 방법이다.

병원에서 방사선 치료를 위해서는 많은 시스템 또는 장치들이 사용되어야 한다. 이들 시스템 및 장치들의 종류로는 전자의무기록 시스템 (EMR: Electronic Medical Record), 처방전달 시스템 (OCS: Order Communication System), 의료영상 저장전달 시스템(PACS: Picture Archiving and Communication System), 방사선치료계획 시스템(RTP: Radiation Treatment Planning System), 방사선치료기(예를 들면, 선형가속기(LINAC: Linear Accelerator)) 등이 있다.

이들 중에서 방사선치료계획 시스템(RTP)은 프로그램적으로 환자의 방사선치료계획을 수립(작성)하는 시스템으로, 방사선치료계획 수립, 즉 방사선치료계획정보 작성과 방사선 선량계산 및 검토 등을 수행한다. 이러한 방사선치료계획시스템을 이용하여 전산화 단층촬영장치(CT)나 자기공명 영상진단장치(MRI) 등에 의해 획득된 환자의 암 발병부위의 영상들 중에서 사용자가 최적의 영상을 선택하거나 환자의 의료사진을 보고 직접 디지타이징하여 이미지화한 후 기본 영상처리를 한 다음 획득한 영상의 기준 좌표를 설정하고 각 부위의 윤곽설정(conturing)을 실시한 후 암 발병의 크기에 따른 빔의 방향과 선량을 산출한다.

방사선 치료의 기본 원칙은 암 치료 효과를 높이면서 정상 조직에서 발생 가능한 급성 및 만성 방사선 반응 또는 합병증뿐 아니라 2차적 종양 발생의 극소화를 목표로 한다. 이를 위하여 적절한 방사선치료계획을 수립할 필요가 있다.

이러한 방사선치료계획은 계획의 조사량 분포, 예를 들어 누적 조사량 체적 히스토그램(DVH: Dose Volume Histogram), 등조사량(Isodose) 곡선, 조사량 분포 통계값 등으로부터 유도된 다른 측정값들을 살펴봄으로써 평가된다. 또한 방사선치료계획 데이터는 표준화된 데이터 규격인 의료디지털 이미지 통신규격 (DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine)을 지원하는 형태로 제공되고 있다.

종래의 방사선치료계획 시스템은 방사선치료 장치에 직접적으로 종속되는 경향이 있으며, 방사선치료 장치의 제조사에 의하여 방사선치료계획 시스템이 제공되는 경우가 대부분을 이루었다. 이들 방사선치료 장치 및 치료계획 시스템은 제조사마다 기능이 서로 다르고, 출력되는 치료계획 데이터는 DICOM 표준을 최소한으로 준수할 뿐, 구체적인 내용은 상이하여 제조사마다 서로 호환이 되지 않는 문제점이 있었다.

특히 병원의 다른 진료 데이터 또는 의료영상 데이터는 EMR, OCS 또는 PACS에 의하여 전산화되고 네트워크를 통하여 병원 내의 여러 단말기가 공유할 수 있는 반면, 방사선치료계획 데이터는 방사선치료 장치 및 치료계획 시스템에 한정되어 사용자의 접근성이 떨어져 이에 대한 개선책이 요구되는 실정이다.

한편 방사선치료의 특성 상, 방사선치료계획 데이터에 접근하고 방사선치료계획 데이터를 이용할 수 있는 사용자(의사)는 방사선치료계획 데이터의 안전성을 용이하게 평가할 수 있는 수단을 필요로 한다. 따라서 방사선치료계획 데이터에 대한 접근성을 높이고 안전성을 용이하게 평가할 수 있는 방사선치료계획에 대한 평가 장치 및 방법의 개발에 대한 요구가 증대되고 있다.

한국공개특허 제2010-0119103호 (공개일 2010.11.09.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방사선치료계획의 안전성을 용이하게 평가할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 방사선치료 장치로부터 얻은 방사선치료계획의 안전성을 방사선치료 장치와는 독립적으로 평가할 수 있는 인터페이스를 제공한다.

또한 본 발명은 기존의 방사선치료계획이 미처 고려하지 못한 인체 장기 영역에 대한 평가 수단 및 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 평가 수단은 사용자(의사)가 새로운 관심 영역을 설정할 수 있는 인터페이스를 제공하고, 새로운 관심 영역에 속하는 인체 장기의 특성을 고려할 수 있다.

종래의 방사선치료 장치 또는 방사선치료계획 시스템은 각각 제공하는 방사선치료계획의 데이터가 상이하여 치료계획의 품질이 상이하였다. 따라서 이들 치료계획의 안전성을 객관적으로 평가할 수 있는 수단이 필요하며, 본 발명의 평가 수단은 사용자(의사)가 직접 치료계획의 안전성을 평가하기 위한 관심 영역을 새롭게 설정할 수 있는 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방사선치료계획 평가장치는 의료영상 수신수단, 방사선치료계획 수신수단, 처리수단 및 인터페이스 수단을 포함한다. 상기 의료영상 수신수단은 의료영상 촬영장치에 의하여 생성된 환자의 의료영상을 수신하고, 방사선치료계획 수신수단은 환자의 제1 관심영역에 대하여 방사선치료장치에 의하여 생성된 제1 방사선치료계획 데이터를 수신한다. 이 때 의료영상 수신수단과 방사선치료계획 수신수단은 별개의 모듈로 구현될 수도 있고, 하나의 모듈로 구현될 수도 있다. 의료영상 수신수단은 의료영상 촬영장치와 직접 연결되어 의료영상 데이터를 얻을 수도 있고, 의료영상 촬영장치에 의하여 생성되어 의료영상저장전송시스템 (PACS: Picture Archiving and Communication System)에 저장된 의료영상 데이터를 PACS로부터 얻을 수도 있으며, 또는 방사선치료장치가 저장하고 있는 의료영상 데이터를 방사선치료장치로부터 수신할 수도 있다. 또한 본 발명의 "수신수단"은 네트워크를 경유하여 전송되는 데이터를 수신하는 기능 외에도, 미리 수신되어 저장된 데이터를 저장 장치로부터 임포트(import)하는 기능을 가질 수 있다. 또한 본 발명의 명세서에서 언급되는 "방사선치료장치"는 내부에 방사선치료에 대한 계획을 생성할 수 있는 수단을 추가적으로 포함할 수 있다.

방사선치료계획 수신수단은 방사선치료장치로부터 제1 방사선치료계획 데이터를 수신할 수도 있고, 또는 방사선치료장치에 의하여 생성되고 저장 장치에 저장된 제1 방사선치료계획 데이터를 저장 장치로부터 임포트할 수도 있다.

인터페이스 수단은 사용자로부터 환자의 제2 관심영역을 입력 받는다. 이 때, 인터페이스 수단은 디스플레이 수단과 추가적으로 결합될 수 있다. 디스플레이 수단이 환자의 의료영상을 디스플레이하면, 사용자(의사)가 인터페이스 수단을 이용하여 의료영상 중 제2 관심영역을 선택할 수 있다. 터치 인터페이스인 경우에는 인터페이스 수단과 디스플레이 수단이 일치할 수도 있으며, 인터페이스 수단은 마우스, 조이스틱 또는 키보드 입력을 포함할 수 있다. 또한 인터페이스 수단은 사용자의 입력을 직접 받는 장치뿐만 아니라, 디스플레이 수단을 통하여 디스플레이되는 영역 선택 메뉴를 포함할 수도 있다. 이러한 영역 선택 메뉴를 통하여 사용자가 제2 관심영역을 입력할 수 있다.

처리수단은 의료영상 및 제1 방사선치료계획 데이터를 이용하여 제2 관심영역에 대한 방사선량 정보를 계산한다. 이 때 처리수단은 의료영상에 대하여 설정된 제2 관심영역에 대응하는 장기 정보를 추가적으로 추출할 수 있다. 처리수단은 별도의 저장수단에 저장된 정보를 이용하여 의료영상에서 추출된 장기의 특성을 분석하고, 이를 방사선량 정보의 계산 시 활용할 수 있다.

저장수단에 저장되는 정보는 각 장기를 구성하는 물질, 각 장기의 방사선량의 흡수 정도, 또는 각 장기에 대한 허용 방사선량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

처리수단에 의하여 계산된 제1 관심영역에 대한 방사선량 정보를 이용하여 제1 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가할 수 있는 평가수단이 추가로 포함될 수 있다. 평가수단은 제1 방사선치료계획 데이터에서 누락될 수도 있는 주변의 장기 영역에 대한 안전성을 추가로 점검하는 수단을 제공한다.

처리수단에 의하여 계산된 방사선량 정보 또는 평가수단의 평가 결과는 방사선치료장치로 피드백되고, 방사선치료장치가 제2 관심영역에 대한 새로운 방사선치료계획을 수립할 수 있도록 지원한다. 이러한 피드백 송/수신 과정은 별도의 피드백수단에 의하여 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선치료계획 평가방법은 환자의 의 료영상을 수신하는 단계; 상기 환자의 제1 관심영역에 대한 제1 방사선치료계획 데이터를 수신하는 단계; 사용자로부터 상기 환자의 제2 관심영역을 입력 받는 단계; 및 상기 의료영상 및 상기 제1 방사선치료계획 데이터를 이용하여 상기 제2 관심영역에 대한 방사선량 정보를 계산하는 단계; 를 포함한다.

환자의 의료영상을 수신하는 단계는 환자의 의료영상을 PACS 로부터 수신하거나, 미리 저장된 의료영상 데이터를 임포트하거나, 다른 장치로부터 수신하는 과정 중 적어도 하나를 포함하는 개념이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

방사선치료계획의 안전성을 평가하는 수단은 자동으로 연산하는 컴퓨터 등에 의하여 제공되지만, 최종적인 판단은 의사에 의하여 수행된다. 최초에 제공 받은 제1 방사선치료계획 데이터가 제1 관심영역에 해당하는 데이터만을 포함하고 있을 때에는 의사는 그 주변 영역의 장기에 미치는 영향을 파악할 수 없다. 의사가 그 주변 영역에 미치는 방사선치료의 영향까지 확인하기를 원하면 방사선치료장치로부터 추가적인 방사선치료계획 데이터를 얻어야 한다. 따라서 종래 기술에서는 방사선치료계획 데이터는 방사선치료장치로부터 직접 얻을 수 밖에 없었으며, 특히 수정 및 보완을 원하는 경우에는 원격에서 이를 처리하기가 극히 곤란하였다.

본 발명은 방사선치료장치와 별도로 구성될 수 있는 평가장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 프로그램 형태로 컴퓨터 단말기에 설치되어 의사의 조작에 의하여 수행될 수 있다. 의사는 원격으로 방사선치료장치의 제1 치료계획을 수신하고, 제1 치료계획에서 미흡한 부분을 제2 관심영역으로 설정하여 제2 관심영역의 장기 특성에 따른 제1 치료계획의 안전성의 평가 결과를 확인할 수 있다. 따라서 의사는 원격에서 편리하게 방사선치료계획의 안전성을 확인할 수 있으며, 의사결정을 내릴 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면 의사는 복수의 치료장치로부터 치료계획을 수신한 후, 이들 치료계획들의 안전성을 제2 관심영역에 대한 안전성 평가 결과에 기초하여 판단할 수 있고, 가장 적합한 치료수단을 선택할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가 과정의 흐름을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가방법의 동작 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가 화면의 일 예를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 명세서에서 도시하고 있는 도면의 치수는 설명의 편의를 위하여 실제보다 과장되게 그려졌을 수 있으며, 이에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

<장치에 대한 설명>

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 평가장치를 포함한 방사선치료계획의 평가 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가장치(100)는 진찰실이나 병동 등에 구비된 일반 PC일 수 있으며, 수신수단(110), 저장수단(130), 인터페이스 수단(140), 디스플레이수단(150), 처리 수단(160), 평가수단(170), 및 피드백 수단(180)을 포함할 수 있다.

수신수단(110)은 컴퓨터단층촬영장치 (CT), 자기공명영상 촬영장치 (MRI), 내시경, 초음파 등의 의료영상 촬영장치(101)에 의하여 생성된 환자의 의료영상을 수신한다. 이때, 의료영상 촬영장치(101)에서 발생한 의료영상의 전송은 DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) 표준을 따르며, DICOM을 지원하지 못하는 구형 의료 장치에서는 의료 영상을 디지털로 변환해 주는 역할을 하는 추가적인 장치(미도시)가 구비될 수도 있다.

수신수단(110)은 환자에 대한 제1 방사선치료계획(RTP: Radiation Therapy Plan) 데이터를 방사선치료장치(102)로부터 수신한다. 방사선치료장치(102)는 저에너지 X선 치료기, 코발트 60 원격치료기, 선형가속기, 입자가속기와 같이 외부에서 방사선을 조사하는 원격 방사선치료기기, 또는 방사선원을 환자 몸 안에 주입시켜 치료하는 근접치료기기 중 적어도 하나를 포함하는 개념이다. 제1 방사선치료계획 데이터는 방사선 종류, 방사선 계획 사진, 방사선 강도, 방사선 조사 방향과 조사면, 다중조사 등을 최대한 조율하여 종양에 정확하고 균일하며, 최적의 방사선 선량(Dose)을 조사하면서 주위 건강조직에 가해지는 방사선은 최소가 되도록 하는 계획에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 제1 방사선치료계획 데이터는 인체 내의 방사선 분포를 2차원적 또는 3차원적으로 구현하여 이상적인 방사선 선량 분포가 이루어졌는가를 화면을 통하여 확인하고 계획하는 정보를 포함한다.

수신수단(110)은 촬영장치(101)로부터 직접 의료영상 데이터를 수신할 수도 있지만, 방사선 치료장치(102)로부터 제1 방사선치료계획 데이터와 함께 의료영상 데이터를 수신할 수도 있다. 방사선 치료장치(102)는 제1 관심영역에 대한 제1 방사선치료계획 데이터를 생성하기 위하여 제1 관심영역을 포함하는 의료영상 데이터를 이용하는데, 수신수단(110)은 별도의 의료영상 대신 방사선 치료장치(102)가 제1 관심영역에 대한 제1 방사선치료계획 데이터를 생성하는데 이용한 의료영상 데이터를 함께 수신할 수도 있다.

수신수단(110)은 의료영상 데이터를 미리 저장된 저장수단(130)으로부터 읽어 들이거나, 의료영상저장 및 전송시스템(PACS)를 통하여 수신할 수도 있다.

방사선치료계획 데이터에는 방사선 선량-체적 히스토그램(DVH: Dose Volume Histogram) 등과 같이 인체 장기에 대한 방사선량 분포에 관련된 데이터가 포함될 수 있다. DVH는 종양부위에 방사선이 집중될 수 있도록 정확한 선량 계획을 수행하기 위하여 널리 이용되는 데이터이다.

방사선 선량(dose)은 각 복셀(voxel)에 대응하여 계산되며, 이로부터 dose의 분포를 알 수 있다. DVH와 같은 대표값들은 dose의 분포를 요약하여 나타낼 수 있다.

디스플레이수단(150)은 의료영상 및 제1 방사선치료계획 데이터를 디스플레이한다. 이 때, 사용자(의사)는 미리 설정된 제1 관심영역이 제1 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가하기에 적절하도록 설정되었는지 여부를 전문적인 지식과 경험에 의하여 판단할 수 있다. 사용자의 판단에 의하여 제1 관심영역만으로는 안전성을 평가하기에 미흡하다고 판단되면, 제2 관심영역을 추가로 설정하여 인터페이스 수단(140)을 통하여 평가장치(100)에 입력할 수 있다.

제1 관심영역과 제2 관심영역이 디스플레이 수단(150)을 통하여 동시에 도시되는 실시예를 도 4를 통하여 도시한다. 도 4를 참조하면, 방사선치료계획에 의하여 제1 관심영역(410, 430)이 설정되어 있고, 사용자의 판단에 의하여 추가적으로 우측 폐 영역(420, 440), 좌측 폐 영역(421, 441), 또는 심장 영역(422, 442) 중 하나 또는 그 이상을 제2 관심영역으로 설정하여, 심층적으로 검토할 수 있다.

제1 관심영역(410, 430)에 대응하는 "PTV"는 planning target volume의 약어로서, 치료계획이 의도한 본래의 방사선 노출 체적을 나타낸다. 영역(411, 431)에 대응하는 "CTV"는 clinical target volume의 약어로서 치료 목표 체적을 의미한다.

즉, PTV 영역은 치료계획에 의하여 기본적으로 제공되는 제1 관심영역(410, 430)이다. 또한 도 4에서는 "SCL", sclerosis, 경화반과 CTV가 동일한 영역으로 도시되어 있는데, 이는 경화증이 나타나는 영역을 치료 목표 영역으로 설정하였음을 의미한다.

치료계획이 기본적으로 제공하는 관심영역 외에 다른 장기가 노출되는 방사선량을 판정하기 위하여, 사용자는 각 장기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 현재 제1 관심영역(410, 430)에 인접한 장기인 우측 폐에 전달되는 방사선량을 파악하기 원하면, 사용자는 "Right Lung" 메뉴를 선택할 수 있다. 사용자는 디스플레이 수단(150)에 의하여 표시된 의료영상에 우측 폐 영역에 대응하는 영역을 표시할 수 있다. 사용자에 의하여 표시된 우측 폐 영역(420, 440)을 제2 관심영역으로 취급할 수 있다. 이 때, 우측 폐 영역(420, 440)의 설정은 사용자(의사)가 스스로의 경험에 의하여 판단할 수도 있고, 또는 처리수단(160)이 의료영상을 분석하여 우측 폐에 대응하는 영역을 추출하여 추천할 수도 있다.

사용자가 스스로의 경험에 의하여 우측 폐 영역(420, 440)을 설정하는 경우에는 의료영상에 인터페이스 수단(140)을 통하여 제2 관심영역을 자유롭게 그릴(free drawing) 수도 있다.

처리수단(160)이 의료영상을 분석하여 우측 폐 영역(420, 440)을 추출하는 경우에는 사용자가 우측 폐 영역(420, 440)을 제2 관심영역으로 승인하거나 또는 재설정을 요청할 수 있는 메뉴가 제공될 수 있다. 또한 처리수단(160)에 의하여 제공되는 제2 관심영역에 대하여 사용자가 재설정을 원하는 경우에는 사용자에 의한 자유 수정(free drawing) 메뉴가 제공될 수 있다.

사용자가 우측 폐 뿐만 아니라 각 장기에 대응하는 관심영역을 설정할 수 있도록 지원하는 메뉴가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 좌측 폐 영역(421, 441)이 도시되며, 심장 영역(422, 442) 또한 도시된다. 따라서 사용자는 각 장기에 대한 제3, 제4의 관심영역을 설정하고, 방사선 치료계획에 따른 각 장기의 안전성을 판정할 수 있다.

또한, 도 4에서는 복수의 방사선치료계획 데이터에 대한 비교 평가를 위한 인터페이스가 제공된다. 좌측의 영상 A는 방사선치료장치 A로부터 얻어진 치료계획 A이고, 우측의 영상 B는 방사선치료장치 B로부터 얻어진 치료계획 B이다.

영상 A에는 치료계획 A의 제1 관심영역(410)이 기본적으로 표시되고, 영상 B에는 치료계획 B의 제1 관심영역(430)이 기본적으로 표시된다.

사용자가 영상 A 또는 영상 B 중 어느 하나에 새로운 관심영역을 표시 또는 승인하면, 나머지 영상에도 그에 대응하는 관심영역이 표시될 수 있다.

예를 들어, 사용자가 영상 A에 제2 관심영역(420, 421, 422)을 표시 또는 승인하면, 영상 B에 대해서도 영상 A의 제2 관심영역(420, 421, 422)에 대응하는 제2 관심영역(440, 441, 442)이 표시된다.

처리수단(160)은 제1 방사선치료계획 데이터로부터 방사선의 종류, 세기, 방향 등의 정보 및 DVH 정보를 추출할 수 있다. 또한, 처리수단(160)은 의료영상 데이터로부터 제2 관심영역에 포함되는 인체의 장기 영역을 식별하고, 각 장기 영역에 대한 특성을 저장수단(130)으로부터 읽어 들일 수 있다.

처리수단(160)은 방사선의 종류, 세기, 방향, DVH 정보 등에 기초하여 제2 관심영역에 포함되는 인체의 장기 영역이 노출될 방사선량 정보를 계산할 수 있다.

DVH 정보의 예시가 도 5를 통하여 제공된다. 도 4에서 나타내었던 각 장기 별 관심영역에 대응하는 DVH 데이터가 도 5에 도시된다.

치료계획의 목표 체적 PTV 는 상대적으로 매우 높은 방사선량에 노출됨을 상기 DVH 곡선이 잘 나타내고 있다.

도 5를 참조하면, 각 장기 또는 목적에 따른 DVH 곡선이 도시된다. 각 장기 또는 목적 별로 높은 dose를 가지는 복셀(voxel)의 수가 표현된다. 또한 도 5에서 서로 다른 방사선치료계획(A, B)의 DVH가 각각 표시된다. 예를 들어, 계획 A는 "TANG"으로 표시되고, 계획 B는 "SCL-LAO"로 표시된다.

도 5에서는 기본적으로 제공되는 제1 관심영역(410, 430)인 PTV 에 대한 DVH 곡선(510, 530) 외에도, PTV 영역과 SCL 영역의 dose 값의 차이에 대응하는 메뉴인 "PTV-SCL"의 DVH 곡선(511, 531)이 제공되어, 사용자는 해당 치료계획에 의하여 방사선이 투사되는 치료 대상 체적 이외의 범위를 파악할 수 있다.

도 5의 DVH 곡선(510)은 도 4의 계획 A의 제1 관심영역(410)에 대응하며, DVH 곡선(520)은 도 4의 계획 A의 우측 폐 영역(420)에 대응한다. DVH 곡선(530)은 도 4의 계획 B의 제1 관심영역(430)에 대응하며, DVH 곡선(540)은 계획 B의 우측 폐 영역(440)에 대응한다.

즉, 최초의 계획 A 및 B에서는 제1 관심영역(410, 430)에 대한 방사선량이 계산되어 계획이 수립되었으나, 우측 폐 영역(420, 440)이 노출되는 방사선량이 무시 못할 수준임을 DVH 곡선(520, 540)를 통하여 알 수 있다.

평가수단(170)은 계산된 방사선량 정보와 각 장기 영역의 안전 기준을 비교하여 제1 치료계획 데이터의 안전성을 평가할 수 있다. 각 장기 영역의 안전 기준은 최대로 허용될 수 있는 단위 체적 당 방사선량을 의미할 수 있다.

도 5를 참조하면, 계획 A와 B 간의 비교 및 평가가 가능하다. 즉, 계획 A는 제1 관심영역(410)에 전달되는 방사선량 뿐만 아니라 우측 폐 영역(420)에 전달되는 방사선량이 상대적으로 높은 반면, 계획 B는 대부분의 방사선량이 제1 관심영역(430)에 전달되고, 우측 폐 영역(440)에 전달되는 방사선량이 상대적으로 낮음을 알 수 있다. 또한 계획 A는 제1 관심영역(410) 중 높은 dose에 노출되는 체적이 큰 반면, 계획 B는 제1 관심영역(430) 중 높은 dose에 노출되는 체적이 상대적으로 작다.

또한 계획 A에 따르면 제1 관심영역(410)의 DVH 곡선(510)과 치료대상영역(411)의 DVH 곡선의 차이인 PTV-SCL 곡선(511)이 무시할 수 없는 수준임을 나타낸다. 즉, 계획 A에 따르면 제1 관심영역(410) 중에서도 치료대상영역(411) 이외의 영역에도 무시할 수 없는 수준의 방사선이 전달됨을 의미한다. 반면 계획 B에 따르면 PTV-SCL 곡선(531)이 dose "0"에 거의 근접한 채로 도시된다. 즉, 계획 B에 따르면 제1 관심영역(430) 중에서도 치료대상영역(431)에 대부분의 방사선이 전달되고, 그 외의 영역에는 매우 적은 방사선이 전달됨을 알 수 있다.

도 5를 참조하면, 계획 A보다 계획 B가 안전하며, 방사선치료장치 A보다 방사선치료장치 B가 우수한 장치인 것으로 평가할 수 있다.

저장수단(130)은 인체의 각 장기에 대한 특성 정보, 및 최대 허용 안전 기준치 등의 정보를 저장할 수 있다. 각 장기에 대한 특성 정보에는 각 장기의 방사선량 흡수율 또는 각 장기를 구성하는 물질의 성분 등이 포함될 수도 있다.

처리수단(160)은 방사선의 진행 경로와 각 장기의 구성 물질, 흡수율 등의 정보를 이용하여 각 장기가 노출되는 방사선량을 정밀히 계산할 수 있다.

피드백 수단(180)은 인터페이스 수단(140)에 의하여 입력된 제2 관심영역 정보, 처리수단(160)에 의하여 계산된 제2 관심영역에 대한 방사선량 정보 또는 평가수단(170)에 의하여 수행된 제1 방사선치료계획 데이터의 안전성 정보를 방사선 치료장치(102)로 피드백할 수 있다. 방사선 치료장치(102)는 제2 관심영역에 대한 방사선 치료계획을 재 시뮬레이션하여 제2 방사선치료계획 데이터를 생성할 수 있다.

평가장치(100)는 피드백 과정을 거쳐 보다 안전한 방사선치료계획 데이터를 얻을 수 있다. 또는, 평가장치(100)와 치료장치(102)는 처리수단(160)의 계산 결과 또는 평가수단(170)의 평가 결과의 타당성을 크로스체크할 수도 있다.

평가수단(170)의 평가 기준은 환자의 장기(organ) 별 노출이 허용되는 방사선 선량(dose) 및 상기 장기 별 실제 투입되는 방사선 선량에 대한 비율이거나, 실제 투입되는 dose가 허용되는 dose를 초과하였는지 여부일 수 있다.

이 때, 방사선 치료 시 환자에 조사되는 방사선 선량의 분포를 정확히 예측하기 위하여 환자의 장기에 대한 3차원 모델을 사용하는 것이 바람직하다. 실제로 평가 시에는 방사선 선량 분포를 각 Voxel(Volume Pixel: 입체 화상을 구성하는 3D 화소) 마다 계산하여 평균값, 중간값, 최대값, 표준편차, 편차 등 다양한 통계값 중 일부를 선택하여 평가할 수 있다.

또는 실제 투입되는 dose가 허용되는 dose를 초과한 복셀 수의 전체 복셀 수에 대한 비율이 평가 기준이 될 수도 있다.

도 5에서는 명확히 도시되지는 않았으나, DVH 그래프에서는 각 장기 별 dose의 허용 한도가 함께 표시될 수도 있다. 이 경우 사용자는 각 DVH 곡선과 dose의 허용 한도를 비교하여 직관적/시각적으로 각 계획의 안전성을 파악할 수 있다.

또한, 각 계획 별 DVH 곡선은 서로 다른 선 타입으로 구분되어 표시될 수 있다. 예를 들어 계획 A에 대한 DVH 곡선은 실선, 계획 B에 대한 DVH 곡선은 점선으로 표시될 수 있다.

또는 각 계획 별 DVH 곡선은 서로 다른 색상으로 구분되어 표시될 수도 있고, 서로 다른 굵기로 표시될 수도 있다.

각 장기에 대한 DVH 곡선 또한 서로 다른 색상으로 표시될 수도 있고, 서로 다른 굵기로 표시될 수도 있으며, 서로 다른 선 타입으로 구분되어 표시될 수도 있다.

상기와 같이, 방사선치료계획의 평가, 수정 및 변경이 용이하므로, 사용자의 불편함이 해소될 수 있다. 본 발명에서 방사선치료계획 및 그 평가 결과 등의 데이터는 네트워크를 통해 의료영상 저장전송 시스템 (PACS), 전자의무기록 시스템 (EMR), 처방전달 시스템 (OCS)과 같은 다른 시스템으로 전송이 가능하여 다른 곳에서도 실시간으로 같은 데이터를 조회할 수 있는 등 다양한 정보와 편의성을 제공할 수 있다.

<방법에 대한 설명>

본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가방법에 대해서 도 3에 도시된 흐름도를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.

1. 의료영상 수신단계<S310>

의료영상 수신단계(S310)에서 환자의 의료영상을 수신한다.

이 때 "수신"의 실시예로는 네트워크를 경유한 데이터의 수신, 저장수단(130)에 미리 저장되었던 데이터의 임포트 등을 들 수 있다. 또한, 네트워크를 경유한 데이터의 수신 과정은 실시예에 따라 의료영상 촬영장치(101)로부터의 직접 수신도 가능하지만, PACS 시스템을 경유한 의료영상 데이터의 수신도 가능하며, 방사선 치료장치(102)로부터 치료계획 데이터와 함께 의료영상을 수신할 수 있다. 이 때 수신되는 의료영상은 치료계획을 수립할 때에 이용되었던 의료영상이다.

2. 방사선치료계획 데이터 수신단계<S320>

환자에 대한 제1 방사선치료계획 데이터를 방사선치료장치(102)로부터 수신한다. 이 때 의료영상 수신단계(S310)와 마찬가지로, 수신단계(S320)는 네트워크를 경유하여 데이터를 수신할 수도 있고, 미리 저장된 데이터를 로드(load)하거나 임포트(import)할 수도 있다.

또한 수신단계(S320)는 수신단계(S310)와 순차적으로 이루어질 수도 있고, 동시에 이루어질 수도 있으며, 그 시간 관계가 뒤바뀔 수도 있다.

3. 의료영상 및 제1 치료계획 디스플레이 단계 <S330>

디스플레이 수단(150)은 의료영상 및 제1 치료계획 데이터를 디스플레이한다. 제1 치료계획 데이터는 제1 관심영역에 대한 것이므로, 디스플레이 수단(150)은 의료영상에 제1 관심영역과 그에 따른 제1 치료계획 데이터를 디스플레이한다.

4. 새로운 관심영역 입력 <S340>

인터페이스 수단(140)은 사용자(의사)가 새로운 관심영역의 설정을 원하는 경우, 새로운 관심영역의 설정이 가능하도록 입력 메뉴를 제공한다. 사용자는 인터페이스 수단(140)을 이용하여 새로운 관심영역을 입력한다. 사용자의 경험과 지식에 의한 판단 결과 제1 관심영역이 치료계획의 안전성을 평가하는데 필요한 영역을 모두 포함하고 있지 못하다고 판단되면, 사용자는 새로운 관심영역의 설정의 필요성을 느끼게 될 것이다.

5. 새로운 관심영역에 대한 방사선량을 계산 <S350>

처리수단(160)은 새로운 관심영역에 포함되는 장기의 특성, 방사선량의 흡수율, 제1 치료계획에 포함된 방사선의 세기, 방향, DVH 등의 정보를 이용하여 새로운 관심영역의 각 복셀(voxel)이 노출되는 방사선량을 계산한다.

6. 새로운 관심영역과 계산된 방사선량을 디스플레이 <S351>

디스플레이 수단(150)은 새로운 관심영역을 제1 관심영역과 함께 의료영상에 오버레이(overlay)할 수 있다. 실시예에 따라서는 제2 관심영역을 대신하여 새로운 관심영역을 디스플레이할 수도 있다.

디스플레이단계(S351)는 계산단계(S350)의 이전, 이후, 또는 계산하는 동안에 이루어질 수 있다.

디스플레이 수단(150)은 새로운 관심영역에 대하여 계산된 방사선량을 의료영상에 함께 디스플레이할 수 있다.

7. 평가단계<S360>

평가수단(170)은 계산된 방사선량에 기초하여 제1 방사선치료계획(RTP: Radiation Therapy Plan)을 소정의 평가기준에 따라 평가한다. 평가기준의 일 예로는 환자의 장기(organ) 별 투입이 허용되는 방사선 선량 및 상기 장기 별 실제 투입되는 방사선 선량에 대한 비율도 가능하며, 제2 관심영역 내의 각 복셀 중 노출 방사선량이 허용 방사선량을 초과하는 복셀의 개수도 가능하다.

또한, 평가 결과는 적합 또는 부적합의 결론으로 주어질 수도 있고, 계산된 비율의 평균, 표준편차, 평균편차 등 통계적 정보의 형태로 주어질 수도 있다.

평가 결과 제1 방사선 치료계획이 안전하다는 결론이 내려지면, 사용자는 방사선 치료장치(102)를 통하여 환자에 대한 방사선 치료를 실행(S370)하도록 지시할 수 있다.

평가 결과 제1 방사선 치료계획이 안전하지 않다는 결론이 내려지면, 평가장치(100)의 피드백수단(180)이 새로운 관심영역 정보, 계산된 방사선량 정보, 평가 결과 중 하나 이상을 방사선 치료장치(102)로 피드백할 수 있다(S380).

방사선 치료장치(102)는 새로운 관심영역에 대한 새로운 방사선 치료계획을 수립하고, 이를 평가장치(100)로 전송할 수 있다. 평가장치(100)는 새로운 방사선 치료계획 데이터를 수신(S320)한다.

본 발명의 일실시예에 따른 방사선치료계획 평가방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 방사선치료계획 평가장치
110: 수신수단
130: 저장수단 140: 인터페이스 수단
150: 디스플레이수단 160: 처리수단
170: 평가수단 180: 피드백 수단

Claims

의료영상 촬영장치에 의하여 생성된 환자의 의료영상 및 상기 환자의 제1 관심영역에 대하여 적어도 하나 이상의 방사선치료장치에 의하여 생성된 제1, 제2 방사선치료계획 데이터를 수신하는 수신수단;
상기 제1 방사선치료계획 데이터에 대응하는 상기 환자의 제1 의료영상과 상기 제2 방사선치료계획 데이터에 대응하는 상기 환자의 제2 의료영상을 디스플레이하는 디스플레이 수단;
상기 제1 의료영상에서 상기 제1 방사선치료계획 데이터에 미리 설정되어 있는 상기 제1 관심영역 이외의 상기 환자의 제2 관심영역에 대응하는 사용자 입력을 사용자로부터 입력 받는 인터페이스 수단; 및
상기 제1 의료영상으로부터 상기 제2 관심영역을 추출하여 상기 제1 의료영상에 디스플레이하고, 상기 제2 의료영상으로부터 상기 제2 관심영역에 대응하는 제3 관심영역을 추출하여 상기 제2 의료영상에 디스플레이하며, 상기 제1, 제2 방사선치료계획 데이터와 상기 추출된 상기 제2, 제3 관심영역에 대해 미리 설정된 특성 정보를 이용하여 상기 추출된 상기 제2 관심영역과 상기 제3 관심영역에 대한 방사선량 정보를 계산하는 처리수단
을 포함하는 방사선치료계획 평가장치.
제1항에 있어서,
상기 처리수단은
상기 제2 관심영역과 상기 제3 관심영역에 포함되는 인체의 장기를 상기 의료영상의 일부 또는 전부를 이용하여 식별하고,
상기 제1, 제2 방사선치료계획 데이터와 상기 식별된 상기 장기에 대해 미리 설정된 특성 정보 - 상기 특성 정보는 상기 장기의 방사선량 흡수율 또는 상기 장기를 구성하는 물질의 성분을 포함함- 를 이용하여 상기 제2, 제3 관심영역과 상기 제2, 제3 관심영역의 장기에 유입되는 방사선량을 계산하며,
상기 식별된 상기 장기와 상기 계산된 상기 방사선량에 기초하여 디스플레이용 데이터를 계산하는 방사선치료계획 평가장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 관심영역에 대한 상기 방사선량 정보에 기초하여 상기 제1 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가하고, 상기 제3 관심영역에 대한 상기 방사선량 정보에 기초하여 상기 제2 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가하는 평가수단;
을 더 포함하는 방사선치료계획 평가장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 관심영역에 대한 상기 방사선량 정보와 상기 제3 관심영역에 대한 상기 방사선량 정보를 상기 적어도 하나 이상의 방사선치료장치에 제공하는 피드백수단;
을 더 포함하고,
상기 수신수단은
상기 적어도 하나 이상의 방사선치료장치에 의하여 생성된 상기 제2 관심영역에 대한 제3 방사선치료계획 데이터와 상기 제3 관심영역에 대한 제4 방사선치료계획 데이터를 수신하는 방사선치료계획 평가장치.
수신수단에서 환자의 의료영상을 수신하는 단계;
상기 수신수단에서 적어도 하나 이상의 방사선치료장치에 의하여 생성된 상기 환자의 제1 관심영역에 대한 제1, 제2 방사선치료계획 데이터를 수신하는 단계;
디스플레이 수단에서 상기 제1 방사선치료계획 데이터에 대응하는 상기 환자의 제1 의료영상과 상기 제2 방사선치료계획 데이터에 대응하는 상기 환자의 제2 의료영상을 디스플레이하는 단계;
인터페이스 수단에서 상기 제1 의료영상에서 상기 제1 방사선치료계획 데이터에 미리 설정되어 있는 상기 제1 관심영역 이외의 상기 환자의 제2 관심영역에 대응하는 사용자 입력을 사용자로부터 입력 받는 단계;
처리수단에서 상기 제1 의료영상으로부터 상기 제2 관심영역을 추출하여 상기 제1 의료영상에 디스플레이하고, 상기 제2 의료영상으로부터 상기 제2 관심영역에 대응하는 제3 관심영역을 추출하여 상기 제2 의료영상에 디스플레이하는 단계; 및
상기 처리수단에서 상기 제1, 제2 방사선치료계획 데이터와 상기 추출된 상기 제2, 제3 관심영역에 대해 미리 설정된 특성 정보를 이용하여 상기 추출된 상기 제2 관심영역과 상기 제3 관심영역에 대한 방사선량 정보를 계산하는 단계
를 포함하는 방사선치료계획 평가방법.
제5항에 있어서,
상기 계산하는 단계는,
상기 제2 관심영역과 상기 제3 관심영역에 포함되는 인체의 장기를 상기 의료영상의 일부 또는 전부를 이용하여 식별하는 단계;
상기 제1, 제2 방사선치료계획 데이터와 상기 식별된 상기 장기에 대해 미리 설정된 특성 정보 - 상기 특성 정보는 상기 장기의 방사선량 흡수율 또는 상기 장기를 구성하는 물질의 성분을 포함함- 를 이용하여 상기 제2, 제3 관심영역과 상기 제2, 제3 관심영역의 장기에 유입되는 방사선량을 계산하는 단계; 및
상기 식별된 상기 장기와 상기 계산된 상기 방사선량에 기초하여 디스플레이용 데이터를 계산하는 단계
를 포함하는 방사선치료계획 평가방법.
제5항에 있어서,
상기 처리수단에서 상기 제2 관심영역과 상기 제3 관심영역을 추출한 후 상기 제2 관심영역과 상기 제3 관심영역에 포함되는 인체의 장기를 상기 제1 의료영상과 상기 제2 의료영상을 이용하여 식별하는 단계;
평가수단에서 상기 제2 관심영역에 대한 상기 방사선량 정보와 상기 식별된 상기 제2 관심영역의 장기에 대한 허용 방사선량을 비교하고, 상기 제3 관심영역에 대한 상기 방사선량 정보와 상기 식별된 상기 제3 관심영역의 장기에 대한 허용 방사선량을 비교하는 단계; 및
상기 평가수단에서 상기 비교 결과에 따라 상기 제1 방사선치료계획 데이터와 상기 제2 방사선치료계획 데이터의 안전성을 평가하는 단계;
를 더 포함하는 방사선치료계획 평가방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.